【摘 要】
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随着科学技术的进步,作为科学技术显著标志的机器人技术也得到了迅猛发展,并被广泛的应用于人们的生产生活当中,并联机器人是机器人研究的重要分支,自诞生之日起就以其自身特
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随着科学技术的进步,作为科学技术显著标志的机器人技术也得到了迅猛发展,并被广泛的应用于人们的生产生活当中,并联机器人是机器人研究的重要分支,自诞生之日起就以其自身特有的优势受到广大研究者的青睐,已成为研究热点之一。本文以三自由度并联机器人为例,在完成运动学特性理论分析的基础上,应用联合仿真技术对其进行了有限元分析、运动学和动力学特性仿真研究,并对其结构参数进行了优化。首先,本文对三自由度并联机器人进行了运动学分析。通过解析法求得并联机器人的运动学正解和逆解方程、速度逆解方程以及速度雅可比矩阵,并讨论了并联机器人的工作空间和可能的奇异位形。其次,本文完成了对并联机器人静动态特性的有限元分析。主要是基于联合仿真技术,利用SolidWorks软件和ANSYS软件之间的无缝链接技术,选取三个典型位姿对并联机器人进行了静刚度分析与模态分析。通过静刚度分析,发现当动平台偏离中心位置靠近工作空间边界时,变形较大,刚度较小,变形主要集中在动平台与从动臂的链接处和静平台的中心位置;通过模态分析,主要研究了并联机器人的前六阶振型,发现振型主要集中在静平台中心位置、从动臂及从动臂与动平台链接处。为提高机构整体性能,提出对静平台中心位置作进一步固定处理,提高从动臂与动平台之间的链接刚度,选取合适的从动臂尺寸和材料等办法,增强静平台和从动臂抵抗振动与变形的能力。再次,本文借助ADAMS软件研究分析了并联机器人的运动学和动力学特性,并将运动学逆解理论计算结果与仿真数据进行了比较,三个滑块位置、速度和加速度的理论和仿真曲线走势完全相同,曲线基本重合,验证了运动学方程和建立的ADAMS模型的正确性;通过动力学仿真,得出当动平台以期望规律运动时,需要三个滑块输入的驱动力的变化规律。最后,本文在完成并联机器人有限元分析、运动学和动力学分析的基础上,对其结构尺寸进行了优化。主要是借助ADAMS软件建立并联机器人的参数化模型,将滑块输入驱动力、从动臂运动速度和受力最小作为目标函数,在单目标设计研究的前提下,采取构造评价函数的办法,最终得出机构结构尺寸的最优解。
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